CN104019459B - 一种生物质炉灶蒸汽减排装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了节能环保设备技术领域的一种生物质炉灶蒸汽减排装置。该装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体、支架、罐盖组成；所述罐体的直径为炉膛直径的1/3-2/3，高度为可使罐体底部埋于燃料下5-8厘米；所述支架与罐体相连，可将装置固定在炉灶的炉膛内；所述罐盖呈圆台形，圆台侧面开有蒸汽喷出孔，罐盖无缝隙的盖在罐体上。与现有技术相比，本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置能促使生物质燃料充分燃烧，提高能源利用率，并大幅度降低炉灶带来的室内空气污染及其对人体健康的危害，实现环保与经济的双赢。此外，由于该装置和炉体本身分离，后期优化设计和批量生产不需要对炉灶结构进行大幅度修改，因此，实施更为简便、节约。
Description
技术领域
本发明属于节能环保设备技术领域，具体来说，涉及一种生物质炉灶蒸汽减排装置。
背景技术
早在2002年，世界卫生组织(WHO)的《2002年世界卫生报告》中指出“在疾病的负担方面，固体燃料释放的室内烟雾是全球十大主要危险因素之一。”室内空气污染引起的疾病在发展中国家,在更多地依赖生物燃料、低质量煤和没有通风结构的炉灶的农村人群中更为严重。炊事生活中生物质燃料在燃烧时通常满堂浓烟,释放大量颗粒物(PM)。直径小于或等于2.5μm的颗粒物(PM2.5)可以侵入人体的防御系统,侵害肺组织深部,造成呼吸系统损害,可以使肺癌及其它严重呼吸道疾病的风险明显增加,同时对眼粘膜也有危害。《美国医学协会杂志》报道，PM2.5每增加10μg/m3,死于肺癌的人数就增加8％。
生物质炉灶作为一种新兴的生产设备，国家对生物质能开发与利用工作越来越重视，国家和各级地方政府纷纷加大了扶持力度，给生物质成型燃料及其加工设备、生物质炉具和锅炉产业的发展带来了机遇，它的产业化也能够带来可观的经济效益和社会效益，据不完全统计，2006年至今，中国的生物质炉灶总保有量在210万台以上。生物质半气化炉采用反烧原理来增加燃程，使得燃料完全充分燃烧。多次配风加氧装置，大幅提高了燃烧效率，降低了部分燃烧产生的污染物，但是大多数炉灶依靠经验进行设计生产，仍然无法达到国家乃至世界的炉灶污染物排放标准。
随着中国大气污染情况的加剧，如何有效降低生物质炉灶产生的颗粒物、CO等污染物的排放，仍是我们必须面对的问题。现有的为提高燃烧率，降低污染设计的生物质灶，其作用效果有限，且采用“水箱包火芯”的形式，不易于拆装。为了进一步降低生物质炉灶污染物排放，需要一种能够使燃料燃烧更充分，减少不完全燃烧产物产生的且便于拆装装置及方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明借由不同含水率的生物质燃料燃烧产生的排放因子具有差异性的理论基础，并总结综合了之前对燃料含水率的研究：即一定量的水蒸气可以减少生物质炉灶PM与CO的污染排放，设计出一种结构简单、燃烧充分、便于拆装的生物质炉灶蒸汽减排装置。该装置可以在炉灶燃烧过程中显著降低颗粒物、一氧化碳等污染物的排放。
本发明所述的一种生物质炉灶蒸汽减排装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体11、支架12、罐盖13组成；所述罐体11的直径为炉膛直径的1/3-2/3，高度为可使罐体11底部埋于燃料下5-8厘米；所述支架12与罐体11相连，可将装置固定在炉灶的炉膛内；所述罐盖13呈圆台形，圆台侧面开有蒸汽喷出孔14，罐盖13无缝隙的盖在罐体11上。
所述罐体11由钢材制成，内部磨砂处理防止爆沸。
所述支架12采用焊接方式连在罐体11中部。
使用过程中所述罐体11内的装水量不超过其体积的三分之二。
所述罐盖13的圆台侧面对称均匀分布8-14个直径4-8mm的蒸汽喷出孔14。
所述罐盖13的圆台侧面斜度为30-60°。
所述支架12呈S型且对称连接在罐体11上，其弯曲度根据炉灶直径和高度调整后可固定在炉灶上部边缘。
所述罐盖13的圆台侧面上对称均匀分布有12个直径6mm的蒸汽喷出孔14；所述罐盖13的圆台侧面斜度为45°。
将本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置放置在炉灶炉膛内，炉灶在使用过程中可以加热使水罐内的水以蒸汽的形式喷出，从而在火焰中加入少量蒸汽而使燃烧更充分。经农业行业标准《NY/T2370-2013，户用生物质炊事炉具性能试验方法》对本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置进行检测，本装置可以达到以下有益效果：对于大多数生物质炉灶，本装置不影响其炊事热效率，同时降低CO排放30％～40％，降低PM2.5排放70％～80％。对于现有的大多数炉灶，本装置可以降低炊事造成的空气污染情况和健康风险，有较高的实用价值。与现有技术相比，本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置能促使生物质燃料充分燃烧，提高能源利用率，并大幅度降低炉灶带来的室内空气污染及其对人体健康的危害，实现环保与经济的双赢。此外，由于该装置和炉体本身分离，后期优化设计和批量生产不需要对炉灶结构进行大幅度修改，因此，实施更为简便、节约。
附图说明
图1：生物质炉灶蒸汽减排装置主视图；
图2：生物质炉灶蒸汽减排装置俯视图；
其中，11-罐体、12-支架、13-罐盖、14-蒸汽喷出孔。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明所述的生物质炉灶蒸汽减排装置做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体11、支架12、罐盖13组成；所述罐体11由耐高温、传热快的钢材制成，内部磨砂处理防止爆沸；所述罐体11的直径为炉膛直径的1/2，高度为可使罐体11底部埋于燃料下6厘米；所述支架12采用焊接方式连在罐体11中部；所述罐盖13呈圆台形，圆台侧面斜度为45°，圆台侧面对称均匀分布12个直径6mm的蒸汽喷出孔14，蒸汽可均匀喷射到火焰中，罐盖13无缝隙的盖在罐体11上。使用过程中所述罐体11内的装水量不超过其体积的三分之二。所述支架12呈S型且对称焊接在罐体11中部，其弯曲度根据炉灶直径和高度调整后可固定在炉灶上部边缘。
实施例2
本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体11、支架12、罐盖13组成；所述罐体11由耐高温、传热快的钢材制成，内部磨砂处理防止爆沸；所述罐体11的直径为炉膛直径的1/2，高度为可使罐体11底部埋于燃料下5厘米；所述支架12采用焊接方式连在罐体11中部；所述罐盖13呈圆台形，圆台侧面斜度为30°，圆台侧面对称均匀分布8个直径8mm的蒸汽喷出孔14，蒸汽可均匀喷射到火焰中，罐盖13无缝隙的盖在罐体11上。使用过程中所述罐体11内的装水量不超过其体积的三分之二。所述支架12呈S型且对称焊接在罐体11中部，其弯曲度根据炉灶直径和高度调整后可固定在炉灶上部边缘。
实施例3
本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体11、支架12、罐盖13组成；所述罐体11由耐高温、传热快的钢材制成，内部磨砂处理防止爆沸；所述罐体11的直径为炉膛直径的2/3，高度为可使罐体11底部埋于燃料下8厘米；所述支架12采用焊接方式连在罐体11中部；所述罐盖13呈圆台形，圆台侧面斜度为50°，圆台侧面对称均匀分布14个直径4mm的蒸汽喷出孔14，蒸汽可均匀喷射到火焰中，罐盖13无缝隙的盖在罐体11上。使用过程中所述罐体11内的装水量不超过其体积的三分之二。所述支架12呈S型且对称焊接在罐体11中部，其弯曲度根据炉灶直径和高度调整后可固定在炉灶上部边缘。
实施例4
本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体11、支架12、罐盖13组成；所述罐体11由耐高温、传热快的钢材制成，内部磨砂处理防止爆沸；所述罐体11的直径为炉膛直径的1/3，高度为可使罐体11底部埋于燃料下7厘米；所述支架12采用焊接方式连在罐体11中部；所述罐盖13呈圆台形，圆台侧面斜度为60°，圆台侧面对称均匀分布12个直径5mm的蒸汽喷出孔14，蒸汽可均匀喷射到火焰中，罐盖13无缝隙的盖在罐体11上。使用过程中所述罐体11内的装水量不超过其体积的二分之一。所述支架12呈S型且对称焊接在罐体11中部，其弯曲度根据炉灶直径和高度调整后可固定在炉灶上部边缘。
实施例5
本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体11、支架12、罐盖13组成；所述罐体11由耐高温、传热快的钢材制成，内部磨砂处理防止爆沸；所述罐体11的直径为炉膛直径的1/2，高度为可使罐体11底部埋于燃料下6厘米；所述支架12采用焊接方式连在罐体11中部；所述罐盖13呈圆台形，圆台侧面斜度为45°，圆台侧面对称均匀分布12个直径7mm的蒸汽喷出孔14，蒸汽可均匀喷射到火焰中，罐盖13无缝隙的盖在罐体11上。使用过程中所述罐体11内的装水量不超过其体积的三分之二。所述支架12呈S型且对称焊接在罐体11中部，其弯曲度根据炉灶直径和高度调整后可固定在炉灶上部边缘。
实施例6
本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体11、支架12、罐盖13组成；所述罐体11由耐高温、传热快的钢材制成，内部磨砂处理防止爆沸；所述罐体11的直径为炉膛直径的1/2，高度为可使罐体11底部埋于燃料下6厘米；所述支架12采用焊接方式连在罐体11中部；所述罐盖13呈圆台形，圆台侧面斜度为44°，圆台侧面对称均匀分布12个直径6mm的蒸汽喷出孔14，蒸汽可均匀喷射到火焰中，罐盖13无缝隙的盖在罐体11上。使用过程中所述罐体11内的装水量不超过其体积的二分之一。所述支架12呈S型且对称焊接在罐体11中部，其弯曲度根据炉灶直径和高度调整后可固定在炉灶上部边缘。
实施例7
本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体11、支架12、罐盖13组成；所述罐体11由耐高温、传热快的钢材制成，内部磨砂处理防止爆沸；所述罐体11的直径为炉膛直径的1/2，高度为可使罐体11底部埋于燃料下6厘米；所述支架12采用焊接方式连在罐体11上；所述罐盖13呈圆台形，圆台侧面斜度为46°，圆台侧面对称均匀分布12个直径6mm的蒸汽喷出孔14，蒸汽可均匀喷射到火焰中，罐盖13无缝隙的盖在罐体11上。使用过程中所述罐体11内的装水量不超过其体积的三分之二。所述支架12呈S型且对称焊接在罐体11上，其弯曲度根据炉灶直径和高度调整后可固定在炉灶上部边缘。
为检测本发明实施例1-7所述生物质炉灶蒸汽减排装置的性能，对其固体颗粒、燃烧率、热效率、林格慢黑度、排尘浓度等减排指标进行测定，并与现常用的水箱设在灶芯内的生物质炉灶进行比较，结果见表1。
表1节能减排装置测试结果
由实验结果可看出，与现有技术相比，本发明设计的生物质炉灶蒸汽减排装置能促使生物质燃料充分燃烧，提高能源利用率，并大幅度降低炉灶带来的室内空气污染及其对人体健康的危害，实现环保与经济的双赢。此外，由于该装置和炉体本身分离，后期优化设计和批量生产不需要对炉灶结构进行大幅度修改，因此，其实施更为简便、节约。同时，在实施例1-7中，由于实施例1的圆台侧面角、罐盖上出气孔的个数及出气孔设置适当，使得水蒸汽排放刚好合适，其减排效果最佳。
Claims (6)
1.一种生物质炉灶蒸汽减排装置，其特征在于，所述装置为设于炉灶的炉膛内且顶部开孔的水罐；所述装置由罐体(11)、支架(12)、罐盖(13)组成；所述罐体(11)的直径为炉膛直径的1/3-2/3，高度为可使罐体(11)底部埋于燃料下5-8厘米；所述支架(12)与罐体(11)相连，可将装置固定在炉灶的炉膛内；所述罐盖(13)呈圆台形，圆台侧面开有蒸汽喷出孔(14)，罐盖(13)无缝隙的盖在罐体(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种生物质炉灶蒸汽减排装置，其特征在于，所述罐体(11)由钢材制成，内部磨砂处理防止爆沸。
3.根据权利要求1所述的一种生物质炉灶蒸汽减排装置，其特征在于，所述支架(12)采用焊接方式连在罐体(11)中部。
4.根据权利要求1所述的一种生物质炉灶蒸汽减排装置，其特征在于，使用过程中所述罐体(11)内的装水量不超过其体积的三分之二。
5.根据权利要求1所述的一种生物质炉灶蒸汽减排装置，其特征在于，所述罐盖(13)的圆台侧面对称均匀分布8-14个直径4-8mm的蒸汽喷出孔(14)。
6.根据权利要求1所述的一种生物质炉灶蒸汽减排装置，其特征在于，所述支架(12)呈S型且对称连接在罐体(11)上，其弯曲度根据炉灶直径和高度调整后可固定在炉灶上部边缘。
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